Treibstoff aus Strom und Wasser 03.06.2019, 09:58 Uhr

Flugzeuge sollen künftig Biokerosin tanken

Zwei deutsche Konsortien bauen Anlagen, in denen saubere Treibstoffe hergestellt werden sollen. Beide nutzen Überschussstrom vor allem von Windgeneratoren, um Wasserstoff herzustellen, das Ausgangsmaterial.

Linker Flügel Flugzeug am Himmel

Foto: panthermedia.net/teamtime

Dass Flugzeuge mit Biokerosin fliegen hat die Deutsche Lufthansa schon vor Jahren gezeigt. Sie schüttete in die Tanks einiger Linienflugzeuge, die in Oslo starteten, jeweils kleine Mengen des Sprits aus nachwachsenden Rohstoffen. Es gab keine Probleme. Auch nicht mit Farnesan, das die Gesellschaft vor einigen Jahren erprobte. Das US-Unternehmen Amyris hatte Mikroorganismen entwickelt, die Zucker in Kerosin verwandeln. Doch alle Tests scheiterten an der Wirtschaftlichkeit. Selbst bei den heute sehr hohen Kerosinpreisen hat die Bioversion keine Chance.

Projekt „KEROSyN100“: Standorte sind Stade und Heide

Jetzt machen sich gleich 2 Konsortien daran, Biokerosin zu wirtschaftlich tragbaren Kosten herzustellen. Zum einen ist da eine Gruppe um Forscher des Instituts für Umwelttechnik und Energiewirtschaft an der Technischen Universität Hamburg-Harburg (TUHH), zu der beispielsweise Airbus und der Chemiekonzern Dow gehört. Diese will bis 2022 in Stade eine Anlage bauen, die jährlich 5000 Tonnen Biokerosin produziert. Damit konkurrieren die Lufthansa und die Raffinerie Heide, die kürzlich eine Absichtserklärung zur Produktion und Abnahme synthetischen Kerosins unterzeichneten. „KEROSyN100“ heißt das Projekt, das unter der Leitung der Universität Bremen auf dem Raffineriegelände realisiert werden soll.

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Industriepartner Raffinerie Heide GmbH

Industriepartner Raffinerie Heide GmbH.

Foto: Raffinerie Heide

Beide Konsortien nutzen überschüssigen Windstrom, um durch die Spaltung von Wasser Wasserstoff herzustellen. Dann trennen sich die Wege. Während in Stade das Fischer-Tropsch-Verfahren genutzt werden soll, um flüssige Treibstoffe zu produzieren, wird in Heide die Methanol-to-Synfuels-Synthese genutzt. Beide Konsortien reklamieren für sich die bessere Wirtschaftlichkeit.

Kohlendioxid für die Herstellung von Synthesegas

Im Fall Stade ist die Großelektrolyseanlage bereits vorhanden. Dow produziert damit Chlor. Wasserstoff ist ein Nebenprodukt. Im Erdgas-Heizwerk des Unternehmens wird ein Teil davon verbrannt. Die Wertschöpfung durch Umwandlung in Kerosin ist weit größer. „Wir setzen auf erprobte Technik, um die Kosten so niedrig wie möglich zu halten, sagt Ulf Neuling von der TUHH. Das Fischer-Tropsch-Verfahren ist tatsächlich etabliert. Es wurde 1925 am Kaiser-Wilhelm-Institut für Kohlenforschung entwickelt (heute Max-Planck-Institut für Kohlenforschung) in Mülheim an der Ruhr entwickelt, mit dem sich Synthesegas, eine Mischung aus Wasserstoff und Kohlenmonoxid, in flüssige Treibstoffe umwandeln lässt.

Das Synthesegas, das einst durch die Vergasung von Braunkohle gewonnen wurde, wird heute aus Wasserstoff, der per Elektrolyse erzeugt wird, und Kohlendioxid hergestellt. Dazu sind spezielle Katalysatoren nötig, die die Reaktionen beschleunigen. Das Kohlendioxid könnte aus den Abgasen des Dow-Heizkraftwerks oder einer benachbarten Müllverbrennungsanlage gewonnen werden, später vielleicht auch direkt aus der Luft. Ein entsprechendes Verfahren hat Climeworks entwickelt, eine Ausgründung aus der Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich. „Das ist derzeit allerdings noch zu teuer“, urteilt Neuling.

Jahreskapazität von 10.000 Tonnen

Jetzt kommt das Fischer-Tropsch-Verfahren zum Zuge. Bei hohem Druck und Temperaturen von einigen 100 Grad Celsius entsteht daraus mit Hilfe von Katalysatoren ein Gemisch aus flüssigen Kohlenwasserstoffen. „Wir wollen pro Jahr 10.000 Tonnen herstellen“, sagt Neuling. „Etwa die Hälfte davon ist Kerosin.“ Auch Diesel und Benzin sind in dem Mix enthalten, die sauber abgetrennt werden müssen. Flugzeuge, die auf dem Airbus Flughafen in Hamburg starten, sollen dann ein Gemisch aus normalem und Biokerosin tanken.

Lufthansa, die Raffinerie Heide, das Advanced Energy Systems Institute an der Universität Bremen und einige andere industrielle Partner setzen dagegen auf die Methanol-to-Synfuels-Synthese. Aus Wasserstoff und Kohlendioxid wird zunächst Methanol hergestellt, flüssiger Alkohol, der allerdings giftig ist. Im Isländischen Grindavik ist bereits seit Jahren eine Großanlage in Betrieb, die jährlich 4500 Tonnen Kohlendioxid in Methanol verwandelt. Dieser wird zu 15 % Benzin beigemischt. Doch Flugzeugmotoren haben höhere Ansprüche. Deshalb wird das Methanol in Heide in Kerosin umgewandelt. Über Zwischenprodukte, wie Dimethylether und Olefine entstehen daraus langkettige Kohlenwasserstoffe. Durch Hydrierung werden daraus flüssige Treibstoffe, darunter Benzin, Diesel und Kerosin. In Heide wird Strom aus der nächsten Nachbarschaft genutzt. Dort gibt es Windparks mit einer installierten Leistung von 1500 Megawatt. Power-to-Liquid, also die Herstellung von flüssigen Treibstoffen aus Strom, scheint Fahrt aufzunehmen.

Weniger Schadstoffe, dennoch leidet die Umwelt

Doch selbst Flugzeuge, die mit reinem Biokerosin fliegen, schaden noch der Umwelt. Bei der Verbrennung entstehen weniger Schadstoffe, weil dieser Sprit reiner ist. Und der Ausstoß von Kohlendioxid entspricht dem, was bei der Herstellung des Treibstoffs aus der Luft entfernt worden ist. Doch all diese Emissionen landen tausende Meter über der Erde in der Atmosphäre. Dort bleibt es 120 Jahre lang, sagt das Umweltbundesamt.

Wirklich sauber flögen nur Elektroflugzeuge. Dass Maschinen mit einer Kapazität von 100 Passagieren und mehr auf diese Weise angetrieben werden können ist allerdings unwahrscheinlich. Bei Kleinflugzeugen klappt es jedoch schon.

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Ein Beitrag von:

  • Wolfgang Kempkens

    Wolfgang Kempkens studierte an der RWTH Aachen Elektrotechnik und schloss mit dem Diplom ab. Er arbeitete bei einer Tageszeitung und einem Magazin, ehe er sich als freier Journalist etablierte. Er beschäftigt sich vor allem mit Umwelt-, Energie- und Technikthemen.

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